高熵合金高温抗氧化性的研究进展

摘要

高熵合金在高温下具有优异的力学性能,但在高温下抗氧化性能的不足制约了其实际工业应用。概述了高熵合金的氧化机理,包括氧化动力学规律、氧化行为以及合金元素氧化顺序规律等,归纳了高熵合金在高温下存在的问题。在此基础上,重点综述了近年来高熵合金高温抗氧化性的研究进展。其中,通过添加可生成保护性氧化物的元素可以提高高熵合金氧化层中氧化物的金属原子与其氧化物分子的体积比(Pilling-Bedworth Ratio,简称PBR),进而增强抗氧化性。但在一些特定的高熵合金中,会因其他影响氧化性的因素,降低抗氧化性。如在难熔高熵合金中加入Cr会生成Laves相进而造成晶界间的内腐蚀;含Al高熵合金中加入Ti,在氧化过程中,反而会破坏氧化物层的致密性;含有Laves相的高熵合金中添加Si,会减弱其抗氧化性。1500℃以下的高温环境中,添加超高温陶瓷或者使高熵合金陶瓷化的方法,对高熵合金抗氧化性的提升效果较好,但1500℃以上,这种高熵合金高温抗氧化性能急剧下降。最后从添加有助于生成致密氧化层的元素、引入陶瓷相、制备抗氧化涂层3个方面,对未来抗氧化性高熵合金体系的开发、性能的优化及应用进行了展望。